JPH1137071A

JPH1137071A - ベーン式バキュームポンプ

Info

Publication number: JPH1137071A
Application number: JP20389697A
Authority: JP
Inventors: Kimio Nemoto; 公夫根本; Kazuhisa Nomura; 和央野村; Hiroyuki Kato; 裕之加藤; Akio Muraishi; 昭夫村石
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 1999-02-09
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: JP3693469B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ベーン式バキュームポンプにおいて、ポリイ
ミド系樹脂製のベーンが加水分解による影響を受けない
ように、ベーンに水分が接触しないようにすることを課
題とする。【解決手段】ベーン式バキュームポンプにおいて、カ
バー13内に形成されたオイル供給孔54の端部がロータ27
の一側面に開口されている。カバー13の反対側のハウジ
ング11側部に形成された排気孔45によって、カム面40に
形成された排出用リリーフ溝41が外部に連通されてい
る。オイル供給孔54から供給されるオイルがベーン39の
全表面を被覆した後に排気孔45から吸入気体とともに排
出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン搭載車のブレーキブースタ用負圧発生源等として用い
られるベーン式バキュームポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】ベーン式バキュームポンプの各部材の材
質は、ハウジング及びカバーにアルミダイカスト又は鋳
鉄を、ロータに鉄系焼結金属を、ベーンに焼成カーボン
をそれぞれ用いていた。線膨張係数（単位はcm／cm／°
Ｃ、以下原則として単位を省略する）をみると、焼成カ
ーボン（線膨張係数４×10^-6）よりもアルミダイカスト
（線膨張係数23×10^-6）、鋳鉄（線膨張係数10.4×1
0^-6）、鉄系焼結金属（線膨張係数12×10^-6）の線膨張
係数が大きいため、高温時にはベーンとハウジング・カ
バーとの間のポンプ軸方向の隙間が増大し、かつ隙間を
塞ぐオイルが軟化（粘度が低下）し、ベーン式バキュー
ムポンプの真空度が低下する。そこで、高温時の真空度
の低下を防ぐため、常温時の軸方向隙間を低減する工夫
がされたが、低温時に軸方向隙間が微小になりかつオイ
ルが硬化（粘度が増大）するため、作動トルクの増大を
招くという弊害を生じた。

【０００３】こうした弊害を排除するため、ベーンにア
ルミダイカスト、鋳鉄、鉄系焼結金属よりも線膨張係数
が大きいポリイミド系樹脂（例えばデュポン社の商品名
「ベスペル」、線膨張係数の実測値は41×10^-6）を用い
て、高温時にベーン式バキュームポンプの軸方向隙間を
減少させ、低温時に軸方向隙間を増大させることが考え
られた（ベーンにポリイミド系樹脂を用いたベーンポン
プとして特開昭６２−１２６２８１号公報を参照のこ
と）。例えば、ハウジング及びカバーにアルミダイカス
ト（線膨張係数23×10^-6）、ロータに鉄系焼結金属（線
膨張係数12×10^-6）を用いると、ハウジング・カバーと
ベーンの線膨張係数の比は41対23であり、ロータとベー
ンの線膨張係数の比は12対41である。このとき、ベーン
式バキュームポンプ内の温度は約150 °Ｃであり、各部
の隙間は400 μｍ以下である。これにより、高温時の真
空度低下及び低温時の作動トルクの増大を抑制できる
が、ベーン式バキュームポンプの膨張工程でポンプ室内
に水分が発生し、水分がベーンに付着して加水分解を起
こして、ベーンが変形しベーンの強度が低下することが
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ベーン式バ
キュームポンプにおいて、ポリイミド系樹脂製のベーン
が加水分解による影響を受けないように、ベーンに水分
が接触しないようにすることを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ハウジング(1
1)とカバー(13)によって形成された断面略円形の孔部(3
7)にロータ(27)が回転自在に配設され、孔部(37)のカム
面(40)に吸気孔(36)及び排気孔(45)が連通され、ロータ
(27)のベーン溝(38)にベーン(39)が従動自在に挿入さ
れ、ベーン(39)の材料がハウジング(11)、カバー(13)及
びロータ(27)の材料よりも線膨張係数が大きいポリイミ
ド系樹脂とされたベーン式バキュームポンプにおいて、
カバー(13)内に形成されたオイル供給孔(54)の端部がロ
ータ(27)の一側面に開口され、カバー(13)の反対側のハ
ウジング(11)側部に形成された排気孔(45)によって、カ
ム面(40)に形成された排出用リリーフ溝(41)が外部に連
通され、オイル供給孔(54)から供給されるオイルがベー
ン(39)の全表面を被覆した後に排気孔(45)から吸入気体
とともに排出されることを第１の構成とする。本発明
は、第１の構成において、ロータ(27)の他側面とハウジ
ング(11)内側面との間に第１中空室(51)が形成され、ハ
ウジング(11)内側面に形成された排気口(44)によって第
１中空室(51)が常に排気孔(45)に連通され、膨張行程で
発生した水分が第１中空室(51)及び排気口(44)を通って
排出されることを第２の構成とする。本発明は、第１の
構成及び第２の構成において、ハウジング(11)及びカバ
ー(13)の材料がアルミダイカスト又は鋳鉄とされ、ロー
タ(27)の材料が鉄系焼結材とされ、ロータ(27)の一側面
とカバー(13)内側面との間に第２中空室(52)が形成さ
れ、オイル供給孔(54)が第２中空室(52)に連通され、ロ
ータ内部空間(55)によって第１中空室(51)と第２中空室
(52)とが連通されたことを第３の構成とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１，図２は、本発明のベーン式
バキュームポンプの実施の形態を示す。エンジンのクラ
ンクケース10の装着孔に、ベーン式バキュームポンプの
ハウジング11の左側部の第１突出支持部12が嵌合され、
クランクケース10にベーン式バキュームポンプが支持さ
れるように構成されている。ハウジング11の右側面に、
カバー13の左側面が当接され、その当接面はシール材61
により密封され、不図示のボルトによりハウジング11と
カバー13とが連結されている。ハウジング11の第１突出
支持部12の環状内周面には左側からボールベアリング15
が装着され、止め輪16によりボールベアリング15の抜け
出しが防止されている。第１突出支持部12には右側から
シャフト17が挿入され、シャフト17の支持部がボールベ
アリング15の内輪に嵌合され、シャフト17のフランジ部
18がボールベアリング15の内輪の右側に位置している。
シャフト17の左端部にギヤ22の中心孔が嵌合され、シャ
フト17及びギヤ22のキー溝にキー23が挿入され、シャフ
ト17の左端に止め金具24が装着されている。発明の実施
の形態では、ハウジング11及びカバー13の材質はアルミ
ダイカスト（例えばＡＤＣ１４、ＡＤＣ１２で線膨張係
数23×10^-6）又は鋳鉄（例えばＦＣ２０で線膨張係数1
0.4×10^-6）である。

【０００７】シャフト17のフランジ部18と小径部25との
間にスプライン軸部19があり、スプライン軸部19にロー
タ27の中央のスプラインボスが係合されている。カバー
13の右側部に第２突出支持部28が形成されており、第２
突出支持部28の中心に内側（左側）から順に小径孔29、
中径孔30、大径孔31からなる中央軸孔が形成され、シャ
フト17の小径部25が挿通されている。中央軸孔の中径孔
30及び大径孔31にはオイルシール33及びボールベアリン
グ34がそれぞれ装着され、これらの抜け出しは止め輪35
により防止されている。シャフト17とカバー13の中央軸
孔との間がオイルシール33により密封され、シャフト17
の小径部25がボールベアリング34により回転自在に支持
され、シャフト17の小径部25の右端はパワーステアリン
グ用のオイルポンプへ延びている。ハウジング11とカバ
ー13とによって断面略円形の孔部37が形成され、孔部37
内の偏心位置に、ロータ27がシャフト17により軸支され
ており、シャフト17の回転によりロータ27が回転する。
ロータ27には中心に向かった３個のベーン溝38が形成さ
れており、ベーン溝38にベーン39が摺動自在に挿入され
ており、ロータ27が回転するとき、遠心力の作用により
ベーン39の先端は孔部37のカム面40に押し付けられなが
ら回転するように構成されている。発明の実施の形態で
は、ベーンの材質（主成分）はポリイミド系樹脂の全芳
香族ポリイミドの前記「ベスペル」（線膨張係数の実測
値は41×10^-6）であるが、アルミダイカスト、鋳鉄及び
鉄系焼結金属よりも線膨張係数の大きいポリエーテルイ
ミド（例えばＧＥ社の商品名「ウルテム」（一例として
線膨張係数56×10^-6））、ポリアミドイミド( 例えばア
ムコ社の商品名「トーロン」（一例として線膨張係数31
×10^-6））等を用いることができる。また、発明の実施
の形態では、ロータ27の材質は鉄系焼結金属（例えばＪ
ＩＳＺ 2550のＳＭＦで線膨張係数12×10^-6）を用い
る。

【０００８】図２に示すように、ハウジング11には孔部
37のカム面40に吸気孔36が開口されており、吸気孔36は
逆止弁42を介して吸気ポート43に連通されており、吸気
ポート43は不図示の真空タンクに連通されている。孔部
37のカム面40には排出用リリーフ溝（逃がし溝）41も形
成されており、排出用リリーフ溝41は孔部37の断面円形
部分よりも半径方向外側に位置している。排出用リリー
フ溝41はハウジング11の内側面に形成された円弧状の排
気口（排気溝）44に連通され、排気口44は排気孔45を介
してクランクケース10内部に連通されている。図１に示
すように、ロータ27の両側面には、外周部（半径方向の
外側部）の第１シール部49及び第２シール部50の半径方
向内方に、第１凹部47及び第２凹部48が形成されてい
る。ロータ27の他側面の第１シール部49とハウジング11
の内側面との間、及びロータ27の一側面の第２シール部
50とカバー13の内側面との間に所定の側面隙間（サイド
クリアランス）が維持されている。

【０００９】第１凹部47・第２凹部48とハウジング11の
内側面・カバー13の内側面との間に第１中空室51・第２
中空室52がそれぞれ形成されている。第１中空室51はカ
バー13の反対側のハウジング11側部に形成された排気口
44と常に連通され、オイル供給孔54がカバー13に形成さ
れ、オイル供給孔54の端部がロータ27の一側面側の第２
中空室52に開口されている。クランクケース10内のオイ
ルがオイル供給孔54を通して第２中空室52に圧送され
る。ロータ27には軸方向に貫通した３個のロータ内部空
間55が形成され、ロータ内部空間55によって第１中空室
51と第２中空室52とが連通されている。第１中空室51
は、シャフト17とロータ27の内周面との間のスプライン
溝部に連通されている。第２中空室52は、ロータ27の内
周部右側部とカバー13の内側突出面57との間の中心部隙
間（所定の間隙）を介してスプライン溝部に連通されて
いる。なお、クランクケース10とハウジング11との間が
シール材59により密封されている。

【００１０】ベーン39の主成分の前記ベスペルは、プラ
スチックの中で最高の耐熱性を持ち、摺動特性等の機械
的性質も優れているが、溶融流動性を示さないので、焼
結成形により成形される。ベーン39の性能を向上させる
ために、各種の添加材、例えば摩耗係数や摺動摩耗を低
下させるためにカーボン、ポリテトラフルオロエチレン
（商品名：テフロン）、二硫化モリブデン等の固体潤滑
材の粉末（容積比で５〜30％）をベスペルの粉末と混合
する。この混合粉末を加熱プレスで焼結成形し、得られ
た板状成形体を切削加工し、精密研削加工をしてベーン
を完成させる。なお、前記トーロンは、熱可塑性樹脂で
溶融流動性があり、射出成形が可能であり、ウルテムも
熱可塑性樹脂であって、押出成形、ブロー成形や射出成
形が可能である。この場合も、潤滑材等の添加材を混合
することができる。

【００１１】本発明のベーン式バキュームポンプの実施
の形態の作用について説明する。回転動力はギヤ22、キ
ー23、シャフト17を介してロータ27に伝達され、ロータ
27が図２の矢印Ａ方向に回転される。ベーン39が遠心力
によってカム面40の内面に押しつけられながら回転し、
真空タンク内の気体が吸入工程において、吸気ポート4
3、逆止弁42、吸気孔36を通して孔部（ポンプ室）37に
吸い込まれる。吸い込まれた気体は、排気工程におい
て、排出用リリーフ溝41、排気口44、排気孔45を通じて
エンジンのクランク室に排気される。第２中空室52に供
給されるオイルの一部は、回転するロータ27の遠心力と
孔部（ポンプ室）37の膨張によって第２シール部50とカ
バー13の内側面との間の側面隙間を通ってロータ27の表
面へ流れ、ベーン39の表面に至る。オイルの残部は、ロ
ータ内部空間55を通って第１中空室51に供給され、遠心
力等によって第１シール部49とハウジング11の内側面と
の間の側面隙間を通ってロータ27の表面へ流れ、ベーン
39の表面に至る。そして、オイルは、ベーン39の摺動と
ロータ27の回転により、ベーン溝38とベーン39との摺動
部、ベーン39とカム面40との摺動部を潤滑し、ベーン39
の全表面がオイルで被覆される。ロータ27とハウジング
11・カバー13との摺動部も潤滑される。

【００１２】膨張（吸込）行程で発生した水分は、排気
行程において排出用リリーフ溝41及び排気孔45を通って
排出される吸入気体とともに排出されるだけでなく、圧
縮行程において第１シール部49とハウジング11の内側面
との間の側面隙間、及び第２シール部50とカバー13の内
側面との間の側面隙間を通って第１中空室51及び第２中
空室52へ流れ、ロータ内部空間55、排気口44及び排気孔
45を通って外部に排出される。このように、ベーン39の
全表面がオイルで被覆されてオイルの保護層が形成さ
れ、かつ膨張行程で発生した水分は、排気行程のみなら
ず圧縮行程においても吸入気体とともに排出されるの
で、ベーン39に水分が接触することが防止され、水分が
ベーン39に付着し難く、ベーン39の加水分解が生じな
い。このため、ベーン39の加工精度を成形精度まで緩め
ることができ、砥石による二次加工を廃止して低コスト
化を図ることができる。

【００１３】

【発明の効果】本発明の請求項１のものでは、オイル供
給孔から供給されるオイルが、ロータの一側面とカバー
との間の隙間を通ってベーンに送られ、ベーンの全表面
を被覆した後に、オイルがカバーの反対側のハウジング
側部（オイルの流入側とは反対側）に形成された排気孔
から吸入気体とともに排出される。オイルによりベーン
の全表面が被覆され、オイル保護層によってべーンの表
面が保護され、排気行程で水分はオイルとともに排出さ
れるので、水分がベーンに接触し難い。従って、ポリイ
ミド系樹脂製のベーンが加水分解による影響すなわち膨
潤による変形や強度の低下を受けることがない。本発明
の請求項２のものでは、圧縮行程において水分が吸入気
体とともに第１中空室、排気口を通って排出されるの
で、水分の排出が一層迅速に行われ、水分がベーンに接
触する機会が更に少なくなる。本発明の請求項３のもの
では、オイルの流入及び水分の排出が更に活発に行わ
れ、水分がベーンに接触する機会が一層少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のベーン式バキュームポンプの実施の形
態の断面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【符号の説明】

11 ハウジング 13 カバー 27 ロータ 36 吸気孔 37 孔部 38 ベーン溝 39 ベーン 40 カム面 41 排出用リリーフ溝 44 排気口 45 排気孔 51 第１中空室 52 第２中空室 54 オイル供給孔 55 ロータ内部空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村石昭夫愛知県大府市共和町一丁目１番地の１愛三工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングとカバーによって形成された
断面略円形の孔部にロータが回転自在に配設され、孔部
のカム面に吸気孔及び排気孔が連通され、ロータのベー
ン溝にベーンが従動自在に挿入され、ベーンの材料がハ
ウジング、カバー及びロータの材料よりも線膨張係数が
大きいポリイミド系樹脂とされたベーン式バキュームポ
ンプにおいて、カバー内に形成されたオイル供給孔の端
部がロータの一側面に開口され、カバーの反対側のハウ
ジング側部に形成された排気孔によって、カム面に形成
された排出用リリーフ溝が外部に連通され、オイル供給
孔から供給されるオイルがベーンの全表面を被覆した後
に排気孔から吸入気体とともに排出されることを特徴と
するベーン式バキュームポンプ。
【請求項２】ロータの他側面とハウジング内側面との
間に第１中空室が形成され、ハウジング内側面に形成さ
れた排気口によって第１中空室が常に排気孔に連通さ
れ、膨張行程で発生した水分が第１中空室及び排気口を
通って排出される請求項１記載のベーン式バキュームポ
ンプ。
【請求項３】ハウジング及びカバーの材料がアルミダ
イカスト又は鋳鉄とされ、ロータの材料が鉄系焼結材と
され、ロータの一側面とカバー内側面との間に第２中空
室が形成され、オイル供給孔が第２中空室に連通され、
ロータ内部空間によって第１中空室と第２中空室とが連
通された請求項１又は２記載のベーン式バキュームポン
プ。